TW201910957A - 電源供應器的風扇轉速控制裝置及控制方法 - Google Patents

Abstract

一種電源供應器的風扇轉速控制裝置及控制方法，包括：溫控模組、切換器、熱源檢測單元和一供電模組，溫控模組分別與熱源檢測單元及供電模組電性連接，熱源檢測單元檢測電源供應器的工作環境溫度並持續回報至溫控模組，溫控模組包含第一散熱模式和第二散熱模式，溫控模組電性連接切換器，切換器用以選擇性地啟動第一散熱模式和第二散熱模式其中的任一者，溫控模組依據使用者選定的其中一種散熱模式和熱源檢測單元檢測獲得的工作環境溫度，控制風扇的動作和轉速，具有保護風扇之使用壽命、減少噪音和震動的功效。

Description

電源供應器的風扇轉速控制裝置及控制方法

本發明涉及一種風扇轉速控制裝置及方法，特別是一種電源供應器的風扇轉速控制裝置及控制方法。

為了防止電子裝置或設備因為發熱而產生效率降低或是故障的問題發生，大部分的電子裝置或設備都配置有散熱風扇，早期的散熱風扇通常是以最大轉速運轉，期望能在最短的時間內降低電子裝置或設備的溫度達到最大的散熱效果；透過提高風扇的轉速來提升整體熱對流的散熱效率，加速熱空氣和冷空氣的替換，本是理所當然的作法，但是，持續保持風扇的高速運轉下，所產生的則是風扇的提早耗損、持續耗能和噪音的問題。

為了解決上述的問題，依據電子裝置或設備的溫度自動調整風扇的轉速的散熱風扇轉速控制裝置應運而生，如何一方面提供足夠的散熱效率，另一方面又能具備降噪和符合節能環保的要求，是散熱風扇轉速控制裝置的主要設計目標；如第1圖所示，一種已知的電腦電源供應器的風扇轉速控制方法及其裝置主要包括：控制模組1、溫度檢測單元2以及供電模組3，其中控制模組1分別和溫度檢測單元2以及供電模組3電性連接，控制模組1直接和風扇4電性連接；其中控制模組1依據預設的溫度-風扇轉速控制曲線圖(見第2圖)控制風扇4的動作和轉速，當溫度檢測單元2檢測到電源 供應器的溫度上升到達第一臨界溫度T1但小於第二臨界溫度T2時，風扇4保持靜止的狀態，在溫度檢測單元2持續檢測到電源供應器的溫度上升到達第二臨界溫度T2，控制模組1驅動風扇4轉動，並且控制風扇4的轉速隨著溫度上升或下降保持直線的線性關係，當溫度上升到達預設的最大值Tmax(通常是由廠商決定)，風扇4將以最大轉速Umax轉動；在溫度因為風扇4的散熱作用而使電源供應器的溫度開始下降但還未到達第二臨界溫度T2之前，風扇4的轉速仍與溫度保持直線的線性關係，直到溫度低於第二臨界溫度T2，控制風扇4的轉速降到U1並保持在該轉速繼續轉動，直到溫度檢測單元2檢測電源供應器的溫度降到第一臨界溫度T1，控制模組1直接停止風扇4。

雖然前述的風扇控制方法可以改善習知技術的風扇持續以最大轉速轉動的耗能、耗損及噪音問題，但是這種風扇轉速的控制方法及其裝置只有單一種控制模式，在電子裝置或是電源供應器處於不同的負載或是不同的發熱情況之下，不易滿足所需要的散熱效能。

本發明所要解決的技術問題是提供一種電源供應器的風扇轉速控制裝置及控制方法。

為了解決前述的技術問題，本發明提出的電源供應器的風扇轉速控制裝置的實施例，包括：溫控模組、切換器、熱源檢測單元和供電模組，溫控模組分別與熱源檢測單元及供電模組電性連接，熱源檢測單元檢測電源供應器的工作環境溫度並持續回報至溫控模組，溫控模組包含用以控制風扇之動作和轉速的第一散熱模式和第二散熱模式，溫控模組電性連接切換器，切換器用以選擇性地啟動第一散熱模式和第二散熱模式其中 的任一者，第一散熱模式和第二散熱模式係依據預設的溫度-風扇轉速控制曲線控制風扇的動作和轉速，其中第一散熱模式和第二散熱模式二者的溫度-風扇轉速控制曲線皆包含第一變速曲線和第二變速曲線，在工作環境溫度大於啟動溫度時溫控模組啟動風扇並且依據第一變速曲線控制風扇的轉速，在工作環境溫度下降至低於啟動溫度但是大於停止溫度時，溫控模組依據第二變速曲線控制風扇的轉速，在工作環境溫度下降至低於停止溫度時，溫控模組停止風扇的轉動，其中啟動溫度大於停止溫度，第一變速曲線和第二變速曲線是一種開口向上的曲線，其中第一散熱模式的啟動溫度低於第二散熱模式的啟動溫度，第一散熱模式的停止溫度低於第二散熱模式的停止溫度。

本發明的一方面包括一種本發明提出的電源供應器的風扇轉速控制方法，包括：a.檢測電源供應器的工作環境溫度；b.啟動第一散熱模式和第二散熱模式其中的任一者；以及c.依據檢測獲得的工作環境溫度和被啟動的第一散熱模式和第二散熱模式其中的一者，控制風扇的動作和轉速；其中第一散熱模式和第二散熱模式係依據預設的溫度-風扇轉速控制曲線控制風扇的動作和轉速，其中第一散熱模式和第二散熱模式二者的溫度-風扇轉速控制曲線皆包含第一變速曲線和第二變速曲線，在工作環境溫度大於啟動溫度時啟動風扇並且依據第一變速曲線控制風扇的轉速，在工作環境溫度下降至低於啟動溫度但是大於停止溫度時，依據第二變速曲線控制風扇的轉速，在工作環境溫度下降至低於停止溫度時停止風 扇的轉動，其中啟動溫度大於停止溫度，第一變速曲線和第二變速曲線是一種開口向上的曲線，其中第一散熱模式的啟動溫度低於第二散熱模式的啟動溫度，第一散熱模式的停止溫度低於第二散熱模式的停止溫度。

其中在第一變速曲線的風扇的轉速和工作溫度為正比的關係，在第二變速曲線的風扇的轉速和工作溫度為正比的關係。

其中工作溫度到達預設的最高溫度時以及大於最高溫度之後，風扇將維持在最大轉速轉動。

其中風扇在停止前的轉速不小於風扇的最低轉速。

本發明提供兩種不同的散熱模式，可以依據使用者選定的其中一種散熱模式和熱源檢測單元檢測獲得的工作環境溫度，控制風扇的動作和轉速，具有保護風扇之使用壽命、減少噪音和震動的功效。

10‧‧‧晶片座

10‧‧‧溫控模組

20‧‧‧熱源檢測單元

30‧‧‧供電模組

40‧‧‧切換器

50‧‧‧風扇

M1‧‧‧第一散熱模式

M2‧‧‧第二散熱模式

M1A‧‧‧第一變速曲線

M1B‧‧‧第二變速曲線

M2A‧‧‧第一變速曲線

M2B‧‧‧第二變速曲線

T1‧‧‧停止溫度

T2‧‧‧啟動溫度

T3‧‧‧停止溫度

T4‧‧‧啟動溫度

Tmax‧‧‧最高溫度

U1‧‧‧啟動轉速

Ulow‧‧‧最低轉速

Umax‧‧‧最大轉速

第1圖是已知的電腦電源供應器的風扇轉速控制方法及其裝置的功能方塊圖。

第2圖是第1圖的電腦電源供應器的風扇轉速控制方法及其裝置的溫度-風扇轉速控制曲線圖。

第3圖是本發明電源供應器的風扇轉速控制裝置的實施例的功能方塊圖。

第4圖是本發明電源供應器的風扇轉速控制方法的實施例的步驟流程圖。

第5圖是本發明電源供應器的風扇轉速控制裝置及控制方法的溫度-風 扇轉速控制曲線圖。

首先請參閱第3圖是本發明電源供應器的風扇轉速控制裝置的實施例的功能方塊圖。

本發明提出的電源供應器的風扇轉速控制裝置的實施例，包括：溫控模組10、切換器40、熱源檢測單元20和供電模組30，溫控模組10分別與熱源檢測單元20及供電模組30電性連接，熱源檢測單元20檢測電源供應器的工作環境溫度並持續回報至溫控模組10，溫控模組10包含用以控制風扇50之動作和轉速的第一散熱模式M1和第二散熱模式M2，溫控模組10電性連接切換器40，使用者可以依據需求操作切換器40選擇性地啟動第一散熱模式M1和第二散熱模式M2其中的任一者，第一散熱模式M1和第二散熱模式M2係依據預設的溫度-風扇轉速控制曲線(見第5圖)控制風扇50的動作和轉速。因此，溫控模組10就會依據熱源檢測單元20檢測獲得的工作環境溫度，透過使用者選定的其中一種散熱模式(第一散熱模式M1或是第二散熱模式M2)控制風扇50的動作(包含轉動和停止)和轉速。

溫控模組10的一種實施方式是含有控制程序的風扇驅動電路或模組，例如將風扇驅動電路和系統單晶片(System on chip,SoC)整合在一起，並且在所述的系統單晶片中嵌入包含第一散熱模式M1和第二散熱模式M2的控制程序。其中切換器40的實施方式可以是指撥開關、多段式切換開關和按壓式切換開關其中的任一種。

請參閱第4圖是本發明電源供應器的風扇轉速控制方法的實施例的步驟流程圖。本發明提出的電源供應器的風扇轉速控制方法的實施 例，包括下列步驟：a.檢測電源供應器的工作環境溫度；b.啟動第一散熱模式M1和第二散熱模式M2其中的任一者；以及c.依據檢測獲得的工作環境溫度和被啟動的第一散熱模式M1和第二散熱模式M2其中的一者，控制風扇50的動作和轉速。

其中第一散熱模式M1和第二散熱模式M2係依據預設的溫度-風扇轉速控制曲線控制風扇50的動作和轉速，所述的溫度-風扇轉速控制曲線的實施例如第5圖所示，其中第一散熱模式M1和第二散熱模式M2二者的溫度-風扇轉速控制曲線皆包含第一變速曲線和第二變速曲線；為了便於區別和說明，在第5圖中第一散熱模式M1的第一變速曲線和第二變速曲線以實線繪示，第二散熱模式M2的第一變速曲線和第二變速曲線以虛線繪示，M1A表示第一散熱模式M1的第一變速曲線，M1B表示第一散熱模式M1的第二變速曲線，T2為第一散熱模式M1的啟動溫度，T1為第一散熱模式M1的停止溫度，其中啟動溫度T2大於停止溫度T1；M2A表示第二散熱模式M2的第一變速曲線，M2B表示第二散熱模式M2的第二變速曲線，T4為第二散熱模式M2的啟動溫度，T3為第二散熱模式M2的停止溫度，其中啟動溫度T4大於停止溫度T3；其中第一散熱模式M1和第二散熱模式M2的曲線形態相同，換言之，第二散熱模式M2的曲線形態可以視為第一散熱模式M1的平移(shift)。

下文以第一散熱模式M1為例，說明風扇50在第一散熱模式M1的動作和轉速如後；如第5圖所示，在工作環境溫度大於啟動溫度T2時溫控模組10以啟動轉速U1啟動風扇50，並且依據第一變速曲線M1A控制風 扇50的轉速，其中在第一變速曲線M1A的風扇50的轉速和工作溫度為正比的關係，當工作溫度到達預設的最高溫度Tmax時以及大於最高溫度Tmax之後，風扇50將維持在最大轉速Umax轉動，其中第一散熱模式M1和第一散熱模式M2分別有預設的最高溫度Tmax；在工作環境溫度下降至低於啟動溫度T2但是大於停止溫度T1時，溫控模組10依據第二變速曲線M1B控制風扇50的轉速，其中在第二變速曲線M1B的風扇50的轉速和工作溫度為正比的關係，在工作環境溫度下降至低於停止溫度T1時，溫控模組10停止風扇50的轉動，較佳地，風扇50在停止前的轉速不小於風扇50的最低轉速Ulow；其中第一散熱模式M1的啟動溫度T2低於第二散熱模式M2的啟動溫度T4，第一散熱模式M1的停止溫度T1低於第二散熱模式M2的停止溫度T3。

雖然本發明已透過上述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之請求項所界定者為準。

Claims (7)

1. 一種電源供應器的風扇轉速控制裝置，包括：溫控模組、切換器、熱源檢測單元和供電模組，該溫控模組分別與該熱源檢測單元及該供電模組電性連接，該熱源檢測單元檢測電源供應器的工作環境溫度並持續回報至該溫控模組，該溫控模組包含用以控制風扇之動作和轉速的第一散熱模式和第二散熱模式，該溫控模組電性連接該切換器，該切換器用以選擇性地啟動該第一散熱模式和該第二散熱模式其中的任一者，該第一散熱模式和該第二散熱模式係依據預設的溫度-風扇轉速控制曲線控制該風扇的動作和轉速，其中該第一散熱模式和該第二散熱模式二者的該溫度-風扇轉速控制曲線皆包含第一變速曲線和第二變速曲線，在該工作環境溫度大於啟動溫度時該溫控模組啟動該風扇並且依據該第一變速曲線控制該風扇的轉速，在該工作溫度到達預設的最高溫度時以及大於該最高溫度之後，該風扇將維持在最大轉速轉動，在工作環境溫度下降至低於該啟動溫度但是大於停止溫度時，該溫控模組依據該第二變速曲線控制該風扇的轉速，在工作環境溫度下降至低於該停止溫度時，該溫控模組停止該風扇的轉動，其中該啟動溫度大於該停止溫度，該第一變速曲線和該第二變速曲線是一種開口向上的曲線，其中該第一散熱模式的該啟動溫度低於該第二散熱模式的該啟動溫度，該第一散熱模式的該停止溫度低於該第二散熱模式的該停止溫度。
2. 如請求項1所述電源供應器的風扇轉速控制裝置，其中在該第一變速曲線的該風扇的轉速和工作溫度為正比的關係，在該第二變速曲線的該風扇的轉速和工作溫度為正比的關係。
3. 如請求項1所述電源供應器的風扇轉速控制裝置，其中該切換器可以是指撥開關、多段式切換開關和按壓式切換開關其中的任一種。
4. 如請求項1所述電源供應器的風扇轉速控制裝置，其中該風扇在停止前的轉速不小於該風扇的最低轉速。
5. 一種電源供應器的風扇轉速控制方法，包括：a.檢測電源供應器的工作環境溫度；b.啟動第一散熱模式和第二散熱模式其中的任一者；以及c.依據檢測獲得的該工作環境溫度和被啟動的該第一散熱模式和該第二散熱模式其中的一者，控制風扇的動作和轉速；其中該第一散熱模式和該第二散熱模式係依據預設的溫度-風扇轉速控制曲線控制該風扇的動作和轉速，該第一散熱模式和該第二散熱模式二者的溫度-風扇轉速控制曲線皆包含第一變速曲線和第二變速曲線，在該工作環境溫度大於啟動溫度時該溫控模組啟動該風扇並且依據該第一變速曲線控制該風扇的轉速，在該工作溫度到達預設的最高溫度時以及大於該最高溫度之後，該風扇將維持在最大轉速轉動，在工作環境溫度下降至低於該啟動溫度但是大於停止溫度時，該溫控模組依據該第二變速曲線控制該風扇的轉速，在工作環境溫度下降至低於該停止溫度時，該溫控模組停止該風扇的轉動，其中該啟動溫度大於該停止溫度，該第一變速曲線和該第二變速曲線是一種開口向上的曲線，其中該第一散熱模式的該啟動溫度低於該第二散熱模式的該啟動溫度，該第一散熱模式的該停止溫度低於該第二散熱模式的該停止溫度。
6. 如請求項5所述電源供應器的風扇轉速控制方法，其中在該第一變速曲 線的該風扇的轉速和工作溫度為正比的關係，在該第二變速曲線的該風扇的轉速和工作溫度為正比的關係。
7. 如請求項5所述電源供應器的風扇轉速控制方法，其中該風扇在停止前的轉速不小於該風扇的最低轉速。